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在特殊領(lǐng)域里的硬度,尤其是維氏硬度及克氏硬度作為代用特性,以代替其它材料特性。

常用來度量材料中各個相或金屬表面極薄層(如電鍍層、氮化層)等的硬度。其值可用莫氏硬度HM、維氏硬度HV或努普硬度HK來表示。測定時試樣須磨平拋光制成光亮的平面,經(jīng)過侵蝕,使顯微組織暴露,然后在顯微硬度計下進(jìn)行試驗和觀察。

工作條件

顯微硬度計應(yīng)工作在溫度20℃±8℃范圍內(nèi),濕度應(yīng)保持在≤70%范圍內(nèi),嚴(yán)禁在滴水或者塵土的環(huán)境中使用,更不能在腐蝕氣體和輻射的環(huán)境中使用。

顯微硬度計應(yīng)固定在固定位置,不適宜經(jīng)常搬運(yùn)或攜帶使用。

器件組成

顯微硬度計由主機(jī)、測微目鏡、各種試臺、標(biāo)準(zhǔn)硬度塊、各種壓頭、物鏡、調(diào)平角等構(gòu)成。

測微目鏡是用來觀察金相或顯微組織,確定測試部位,測量對角線長度,數(shù)據(jù)的采集等;硬度計主機(jī)則是完成目鏡與壓頭的切換,在確定的測試部位進(jìn)行施加載荷,完成平臺的移動尋找像點等;相關(guān)附件主要是為了試件的夾持穩(wěn)固等。

在細(xì)微部分進(jìn)行精密定位的多點測量,壓痕的深層測試與分析,滲鍍層測試與分析,硬度梯度的測試,金相組織結(jié)構(gòu)的觀察與研究,涂鍍層厚度的測量與分析等。

是實驗室質(zhì)檢部門、計量院所質(zhì)量控制、材料研究的必備檢測儀器。

這種試驗原理是一種簡化后的試驗操作過程,真正顯微硬度是試驗力除以壓痕錐形表面積所得的商,壓痕錐形表面積可由壓頭錐角和壓痕直徑計算得出,最后得到顯微硬度計算公式:

式中:HV一顯微硬度值,F一試驗力,d一壓痕直徑。

壓痕對角線長度與顯微硬度計值的對應(yīng)表就是由公式計算出來的。

顯微硬度計和維氏硬度計所用的載荷分別為:1kg、2kg、3kg、5kg、10kg、20kg、30kg、50kg、100kg、120kg等,常用的為1kg、2kg、5kg、10kg、30kg、50kg。

載荷的大小主要取決于試件的厚度。

測試的最終硬度是通過壓痕單位面積上所能承受的載荷來表示的。將選定的固定實驗力(載荷)壓入試樣表面,并經(jīng)過規(guī)定的保持時間(保荷),然后卸除實驗力(卸荷)后,在試樣表面殘留出一個底面為正方形的正四棱錐或克努普壓痕,通過測微目鏡測量其對角線的長度,得到壓痕的面積,顯微硬度值就是實驗力與壓痕表面積的比值。

由于顯微硬度計是采用小負(fù)荷(1kgf 以下)試驗,又受到儀器空間容量的限制,因此在很長時間內(nèi)顯微硬度計的力值測定未能得到較好的解決,從而影響顯微硬度試驗的可靠性和正確性,也影響顯微硬度計的制造質(zhì)量。

顯微硬度計的檢定規(guī)程中明確規(guī)定:硬度計的負(fù)荷誤差,對等于和小于100gf的負(fù)荷,允許在±1.5%以內(nèi),大于100gf 的負(fù)荷誤差應(yīng)小于±1.0%,其變動度分別不大干1.5%和1.0%。

目前,國內(nèi)還沒有小量程測力計,所以測定顯微硬度計的負(fù)荷時,必須對現(xiàn)有儀器進(jìn)行改裝或自行設(shè)計。

以往所用的顯微硬度計的測力裝置主要有以下三種:

1、光學(xué)測力計

2、改裝機(jī)械天平

3、電阻應(yīng)變式傳感器測力裝置

上述三種測力裝置曾先后用于顯微硬度計的負(fù)荷測定, 但都還存在著較多問題。光學(xué)測力計和改裝機(jī)械天平雖然能用來測定加荷主軸采用摩擦支承的顯微硬度計(如BHX-1 型基堆顯微硬度計)。

但由于體積較大,使用極不方便。尤其對加荷主軸采用彈性支承的顯微硬度計,由于存在著" 零位" 要求, 更是無法使用。

電阻應(yīng)變式傳感器測力裝置雖比前兩種好些,但要廣泛用于顯微硬度計的生產(chǎn)和檢定中仍有較多缺點,如:裝置復(fù)雜、體積大、費(fèi)用貴、不易維修、工作效率低、受顯微硬度計空間容量的限制、對不同負(fù)荷需調(diào)整工作臺等。